Внутреннее ядро Марса может быть твердым, как у Земли
Ученые не без оснований полагают, что в прошлом Марс был более похожим на Землю, чем сейчас. Как свидетельствуют некоторые данные, более четырех миллиардов лет назад его атмосфера была более плотной, а поверхность — настолько теплой и влажной, что там даже могли существовать реки, озера и даже океан. Однако затем Красная планета превратилась в холодный, засушливый мир. Чтобы лучше понять его эволюцию, ученые обращаются к недрам. Именно это и стало центром нового исследования, авторы которого предположили, что у Марса может быть твердое ядро.
Сегодня марсианскую поверхность исследуют несколько орбитальных и посадочных аппаратов от разных космических агентств, и один из них — InSight, который был доставлен на планету в ноябре 2018-го. За четыре года своей работы он зафиксировал более 1300 марсотрясений — как и на Земле, эти события проявлялись в виде толчков и колебаний поверхности или внутренней части небесного тела. Как считают ученые, подобные явления помогают лучше понять, как устроены недра Марса.
Сейсмические данные, собранные InSight, указали на то, что у Красной планеты есть расплавленное ядро радиусом 1650-1800 км — это больше половины общего радиуса Марса. Однако является ли внутреннее ядро твердым, выяснить было крайне трудно — из-за недостатка сведений. По одной из гипотез, богатое железом ядро Марса было слишком горячим, чтобы затвердеть. Дело в том, что в марсианском ядре, в отличие от земного, содержится больше легких элементов, в частности, сера.
Однако в новом исследовании высказывается предположение о том, что в недрах Марса может существовать твердое ядро — из сульфида железа. Впервые такая идея была высказана еще в конце 1990-х годов, но, как обратил внимание ведущий автор исследования Лянджи Ман из Баварского геологического института, на тот момент у ученых не было экспериментальных методов, которые бы позволили определить структуру и стабильности этой фазы ядра.
В рамках научной работы исследователи провели опыт, попытавшись создать твердое соединение железа и серы, которое, как они считают, и составляет основу твердого марсианского ядра. Для этого они подготовили сверхчистые пробы этих двух элементов, перемешали их в алмазной наковальне и сжали при помощи лазера при сверхвысоких давлении и температуре — 140-266 тыс. атмосфер и около 1,8 тыс. градусов Цельсия.
«Дополнительные эксперименты подтвердили, что сульфид железа может кристаллизоваться из жидкости при температуре ниже 1960 (±105) К, что соответствует температурному диапазону геофизических моделей ядра Марса», — подчеркивается на сайте Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), на базе которого выполнялся эксперимент. Другими словами, если температура центральной части ядра Марса не будет превышать указанное значение, то ядро сохранит твердую форму и стабильность.
ESRF представляет собой самый высокоэнергетичный синхротрон в Европе. Именно с его помощью команда исследовала структуру полученных в ходе опыта материалов и определила химический состав потенциальной материи марсианского ядра. По их расчетам, в недрах Красной планеты действительно может существовать особый сульфид железа, в составе которого на три атома серы приходится четыре атома железа.
Тем не менее пока у планетологов нет точных оценок температуры внутреннего ядра Марса. В ходе дальнейших исследований они планируют изучить более реалистичные соединения железа и серы, включающие другие легкие элементы, такие как кислород и водород.
Кроме того, с помощью своих наработок ученые хотят попытаться разрешить еще одну загадку — наличие предполагаемой зоны расплавления у основания мантии. На наличие этого слоя толщиной 150 километров указали два независимых исследования, проведенные на основе данных InSight. Если дополнительные работы подтвердят наличие твердого марсианского ядра, то это поставит под сомнение существование этой расплавленной зоны.
Ранее другая группа ученых выяснила, что ядро Земли не такое твердое, как считалось ранее. Причем меняется не только его форма, но и скорость его вращения.
